198Q ＜基礎物理（素粒子・原子核）＞
電子銃ビームラインにおける Q-Scan 法を用いたビームエミッタンス測定及びビーム制御精度の向上
Beam emittance measurement using Q-Scan method
and improvement of beam control at electron beamline
楊井京輔１、杉田萌１、大金千織１、齋藤真慶１、飯沼裕美 2、三部勉 3、大沢哲 4、古川和朗 4、中山久義 4、M. A. Rehman5
１ 茨城大学理学部、2 茨城大学理工学研究科、3 KEK 素核研、4 KEK 加速器研究施設、5 総研大J-PARC で計画されているミューオン異常磁気モーメント(g-2)と電気双極子モーメント(EDM)の精密測定実験(g-2/EDM 実験)[1]において、医療用 MRI ソレノイド磁石技術を応用した直径 0.66m の小型蓄積リングに、蓄積磁場を乱さずにビームを３次元らせん軌道で入射するという前例のない手法[2]が計画されている。 この３次元らせん入射を実証すべく、電子銃とオリジナルより約1/3 のサイズに縮小された蓄積ソレノイド磁石からなる、全長 1m 弱、80keV、0.1mA の小規模なテストビームラインを設置し入射実験を行っている。
本ポスター発表では、上記のビームラインにおいて収束電磁石走査（Q-Scan）法[3]という手法によって、四重極極磁石 1 台を用いてビームエミッタンス測定を試みた結果と、並びに自身でコイル巻きを行った新規偏向磁石をビームラインに導入し、蓄積磁石入射後のビーム制御の精度向上に取り組んだ結果を報告する。
加えて、入射後 3 次元らせん軌道を描くビームを蓄積領域内に保持するため弱収束磁場による制御装置とキッカー装置について、これら装置による磁場を評価するためのピックアップコイルの信号の調整を行い、キッカーコイルが作る磁場の空間分布の評価を行った結果も合わせて示す。
[1] M. Abe et al., arXiv:1901.03047 (2019).
[2] H. Iinuma et al., Nucl. Instrum. Meth. A832 (2016)51-62.
[3] 阪井寛志,「ビーム計測 II」. 高エネルギー加速器セミナーOHO’02, (2002).

199Q ＜基礎物理（素粒子・原子核）＞
ソレノイド磁石内設置のための磁場のキャンセル機能付き空芯コイルの設計
Design of the air-core coli with function to cancel
magnetic field to set in the solenoid magnet
大金千織 ¹、齋藤真慶 ¹、杉田萌 ¹、楊井京輔 ¹、飯沼裕美 ²、阿部充志 ³
１ 茨城大学理学部、２ 茨城大学理工学研究科、３ KEK 素粒子原子核研
究所
J-PARC で計画が進められている、ミューオン g-2/EDM 実験において、加速した後のミューオンビームを蓄積させるために、直径 0.66m の、医療用 MRI磁石の技術が使われた、超高精度ソレノイド磁石を用いる。この磁石を用いることにより、磁場の制御精度は１ppm[1]に達することが可能である。また、このコンパクトな蓄積リングにビームを入射するには、従来の入射方法を用いることができないため、世界初の試みとして、3 次元螺旋軌道[2]による入射、及び蓄積を行う。
本ポスター発表において、ソレノイド磁石内のミューオンビームの入射領域に設置する、ミューオンビームの軌跡に沿った、ビーム制御のための空芯コイルの設計について議論する。ミューオンビームの蓄積領域内の磁場に影響を及ぼさないための磁場のキャンセル機能について、及び試作機の作成に向けての計算手法について説明する。
[1] M. Abe, et al., Nucl. Instrum. Meth. A890(2018) 51-63[2] H. Iinuma, et al., Nucl. Instrum. Meth. A832 (2016)51-62

200Q ＜基礎物理（素粒子・原子核）＞
SPF-B1

ポジトロニウムのレーザー冷却に向けた陽電子ビームの空間及び時間性能の向上
Improvement of spatial and time profiles of
positron beam for laser cooling of positronium
山田恭平１、周健治１、橋立佳央理１、石田明１、難波俊雄１、浅井祥二１、田島陽平２、蔡恩美２、吉岡孝高２、大島永康３、オロークブライアン３、満汐孝治３、伊藤賢志３、兵頭俊夫４、望月出海４、和田健５
１ 東大-理・素セ、２ 東大-工、３ 産総研、４ KEK-放射光、５ 量研
ポジトロニウム(Ps)は電子とその反粒子である陽電子の束縛系でシンプルな系のため、基礎物理学の検証に有用である。低温 Ps の生成は、Ps のエネルギー準位の超精密測定による量子電磁力の精密検証や、反物質を含む系で世界初となる Ps のボース・アインシュタイン凝縮の実現に必須である。Ps は崩壊寿命が 142 ns と短いため、低温 Ps の実現には従来にない高速冷却が必要である。われわれは低温多孔質シリカと Ps の衝突、及びレーザー冷却を組み合わせる新手法を提案し、KEK 物構研低速陽電子ビームライン SPF-B1 にて反物質を含む系で世界初のレーザー冷却となる Ps レーザー冷却を 2019 年度中に実現すべく実験を行っている（課題番号 2018G100）。
これまでに陽電子ビームの空間及び時間性能の向上を行い、レーザー冷却に適したビームの準備に取り組んだ（図１）。空間性能については対物集束磁気レンズを導入し、φ6 mm のビームをφ2 mm まで集束することに成功した。
今後、レンズを最適化することでレーザー冷却に必要なφ1 mm までの集束に取り組む。時間性能については、SPF-B1 のビームは 16 ns の短パルスピークの後に 200 ns 程度の時定数を持つテール成分が僅かにあることがわかっていた。このテール成分は o-Ps の自己崩壊ガンマ線と区別しづらいバックグラウンドになるため、低速陽電子(1-5keV)に対して+5.3 kV の高電圧チョッパーを導入し、テール成分を大きく低減することに成功した(図 2)。

図 1

実験のレイアウト。既存ビームラインに対物集束磁気レンズと+HV チョッパーを追加し、陽電子ビームの性能向上を行った。

図 2 陽電子消滅ガンマ線検出器の平均波形。パルスチョッパーによってテール成分が大きく減少した。201Q ＜基礎物理（素粒子・原子核）＞
ビーム蓄積用超伝導磁石において蓄積用超伝導磁石においてにおいて超高均一磁場を得るためのシミング手法の開発を得るためのシミング手法の開発得るためのシミング手法の開発るためのシミング手法の開発シミング手法の開発手法の開発のシミング手法の開発開発
Development of shimming method to acquire
super flat magnetic field in beam storage magnet
齋藤真慶 1、阿部充志 2、飯沼裕美１、大金千織 1、佐々木憲一 2、杉田萌 1、楊井京輔 1、山口博史 2
1 茨城大、2 KEK
J-PARC E34 実験[1]では加速したミューオンビームをほぼ一様な平行加速したミューオンビームをほぼ一様な平行したミューオンビームをほぼ一様な平行ミューオンビームをほぼ一様な平行をほぼ一様な平行一様な平行な平行平行磁場内で周回運動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異で周回運動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異に放出される陽電子の偏りの向きから異放出される陽電子の偏りの向きから異される陽電子の偏りの向きから異陽電子の偏りの向きから異の偏りの向きから異偏りの向きから異りの偏りの向きから異向きから異きから異異常磁気能率(g-2)g-2)と電気双極子モーメント電気双極子の偏りの向きから異モーメント(g-2)EDM))を測定する。この陽電子する陽電子の偏りの向きから異。この偏りの向きから異陽電子の偏りの向きから異の偏りの向きから異偏りの向きから異りは加速したミューオンビームをほぼ一様な平行ミューオンが磁場を受けたことによるスピン歳差運動が原因で磁場を受けたことによるスピン歳差運動が原因でけたミューオンビームをほぼ一様な平行こと電気双極子モーメントに放出される陽電子の偏りの向きから異よる陽電子の偏りの向きから異スピン歳差運動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異が磁場を受けたことによるスピン歳差運動が原因で原因でで 、精密な測定を行うには磁場自体の均一度も重要である。な平行測定する。この陽電子を行うに放出される陽電子の偏りの向きから異は加速したミューオンビームをほぼ一様な平行磁場自体の均一度も重要である。の偏りの向きから異均一度も重要である。も重要である。重要である。である陽電子の偏りの向きから異。 E34 実験では加速したミューオンビームをほぼ一様な平行ソレ ノ イ ド形の超伝導磁石を用いてミューオン蓄積部に 形の超伝導磁石を用いてミューオン蓄積部に の偏りの向きから異 超 伝 導 磁 石を用いてミューオン蓄積部に を 用いてミューオン蓄積部に い てミューオン蓄積部に ミ ュ ー オ ン 蓄 積 部 に放出される陽電子の偏りの向きから異 3T 、 均 一 度も重要である。
0.1ppm 以下の磁場を実現する計画である。このように磁場に対して高いの偏りの向きから異磁場を実現する計画である。このように磁場に対して高いする陽電子の偏りの向きから異計画である。このように磁場に対して高いである陽電子の偏りの向きから異。この偏りの向きから異ように放出される陽電子の偏りの向きから異磁場に放出される陽電子の偏りの向きから異対して高いしてミューオン蓄積部に高いい均一度も重要である。が磁場を受けたことによるスピン歳差運動が原因で要である。求される場合、シミングされる陽電子の偏りの向きから異場合、シミング(g-2)Shimming)と電気双極子モーメント呼ばれる手法を用いるばれる陽電子の偏りの向きから異手法を用いるを用いてミューオン蓄積部にいる陽電子の偏りの向きから異。
シミングに放出される陽電子の偏りの向きから異は加速したミューオンビームをほぼ一様な平行鉄片を配置することで磁場を補正する受動を配置することで磁場を補正する受動する陽電子の偏りの向きから異こと電気双極子モーメントで磁場を補正する受動する陽電子の偏りの向きから異受けたことによるスピン歳差運動が原因で動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異 (g-2)Passive))シミン
グと電気双極子モーメント、電流の配分を変えることによる能動の偏りの向きから異配分を変えることによる能動を変えることによる能動える陽電子の偏りの向きから異こと電気双極子モーメントに放出される陽電子の偏りの向きから異よる陽電子の偏りの向きから異能動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異(g-2)Active))シミングが磁場を受けたことによるスピン歳差運動が原因である陽電子の偏りの向きから異。 E34実験では加速したミューオンビームをほぼ一様な平行定する。この陽電子常的な磁場誤差の補正に受動シミングを、熱による膨張や磁な平行磁場誤差の偏りの向きから異補正する受動に放出される陽電子の偏りの向きから異受けたことによるスピン歳差運動が原因で動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異シミングを、熱による膨張や磁に放出される陽電子の偏りの向きから異よる陽電子の偏りの向きから異膨張や磁や磁磁化率の偏りの向きから異変えることによる能動化な平行ど時間変動する磁場誤差の補正に能動シミングを用いる。時に放出される陽電子の偏りの向きから異間変えることによる能動動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異する陽電子の偏りの向きから異磁場誤差の偏りの向きから異補正する受動に放出される陽電子の偏りの向きから異能動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異シミングを用いてミューオン蓄積部にいる陽電子の偏りの向きから異。
本研究では受動シミングによって実現可能な磁場均一度の向上を目的では加速したミューオンビームをほぼ一様な平行受けたことによるスピン歳差運動が原因で動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異シミングに放出される陽電子の偏りの向きから異よってミューオン蓄積部に実現する計画である。このように磁場に対して高い可能な平行磁場均一度も重要である。の偏りの向きから異向きから異上を目的を目的な磁場誤差の補正に受動シミングを、熱による膨張や磁と電気双極子モーメントしてミューオン蓄積部に、鉄以外の材料をシミングに利用できないかを検討する。受動シミの偏りの向きから異材料をシミングに利用できないかを検討する。受動シミをシミングに放出される陽電子の偏りの向きから異利用いてミューオン蓄積部にできな平行いかを検討する。受動シミする陽電子の偏りの向きから異。受けたことによるスピン歳差運動が原因で動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異シミングで達成可能な平行均一度も重要である。を向きから異上を目的させる陽電子の偏りの向きから異に放出される陽電子の偏りの向きから異は加速したミューオンビームをほぼ一様な平行配置することで磁場を補正する受動する陽電子の偏りの向きから異鉄の偏りの向きから異最小量をより小をより小さくすれば良いが、小さくしすぎると寸法誤差などの影響を受ける。そこいが磁場を受けたことによるスピン歳差運動が原因で、小さくしすぎる陽電子の偏りの向きから異と電気双極子モーメント寸法を用いる誤差な平行ど時間変動する磁場誤差の補正に能動シミングを用いる。の偏りの向きから異影響を受ける。そこを受けたことによるスピン歳差運動が原因でける陽電子の偏りの向きから異。そこで鉄より飽和磁化が磁場を受けたことによるスピン歳差運動が原因で小さいニッケルや磁性流体を試料としてや磁磁性流の配分を変えることによる能動体の均一度も重要である。を試料をシミングに利用できないかを検討する。受動シミと電気双極子モーメントしてミューオン蓄積部に M)RI 用いてミューオン蓄積部に超伝導磁石を用いてミューオン蓄積部に内で周回運動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異の偏りの向きから異均一磁場内で周回運動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異に放出される陽電子の偏りの向きから異置することで磁場を補正する受動き、試料をシミングに利用できないかを検討する。受動シミが磁場を受けたことによるスピン歳差運動が原因で作る磁場の強度を測定する。また実る陽電子の偏りの向きから異磁場の偏りの向きから異強度も重要である。を測定する。この陽電子する陽電子の偏りの向きから異。またミューオンビームをほぼ一様な平行実際にシミングに用いる場合の形状に加工し、寸法誤差とそれに伴う磁場に放出される陽電子の偏りの向きから異シミングに放出される陽電子の偏りの向きから異用いてミューオン蓄積部にいる陽電子の偏りの向きから異場合の偏りの向きから異形の超伝導磁石を用いてミューオン蓄積部に状に加工し、寸法誤差とそれに伴う磁場に放出される陽電子の偏りの向きから異加工し、寸法誤差とそれに伴う磁場し、寸法を用いる誤差と電気双極子モーメントそれに放出される陽電子の偏りの向きから異伴う磁場う磁場の偏りの向きから異変えることによる能動動させ、崩壊時に放出される陽電子の偏りの向きから異を計測する陽電子の偏りの向きから異。これら異の偏りの向きから異結果から鉄以外の材料ではどの程度の磁場から異鉄以外の材料をシミングに利用できないかを検討する。受動シミの偏りの向きから異材料をシミングに利用できないかを検討する。受動シミでは加速したミューオンビームをほぼ一様な平行ど時間変動する磁場誤差の補正に能動シミングを用いる。の偏りの向きから異程度も重要である。の偏りの向きから異磁場均一度も重要である。が磁場を受けたことによるスピン歳差運動が原因で見込めるかを評価する。める陽電子の偏りの向きから異かを評価する。する陽電子の偏りの向きから異。

[1]M). Abe) e)t al. , arXiv:1901.03047 (g-2)2019)

202Q ＜基礎物理（素粒子・原子核）＞Q. 基礎物理（素粒子・原子核）

J-PARC ミューオン g-2/EDM 実験のビーム輸送ライン設計
Beam transport line for J-PARC muon g-2/EDM
experiment
飯沼裕美 1、中山久義 2、佐々木憲一 3、阿部充 4、三部勉 4
1 茨城大学理工学研究科、2 KEK-加速器、3・KEK-低温センター、4 KEK 素核研
ミューオン異常磁気モーメント(g-2)と電気磁気双極子モーメント(EDM)の超精密測定のため、LINAC で再加速したミューオンビームを、MRI 技術を応用した直径 66cm の小型ソレノイド磁石に蓄積するビームラインを設計している。
1990 年代～2000 年に行われた BNL-E821 実験[1]やその実験手法を踏襲した FNAL-E989[2]（2017 年から実験開始）とは異なり、本実験ではミューオニウ
ムをレーザー乖離して得たほぼ静止状態のミューオンビームを線形加速器により相対論的エネルギーまで再加速し、サブメートルの小型リングへの入射する手法をとる。これは、前例がない世界初の試みである。更に、ソレノイド磁場は軸対称な磁場であるため、ビーム運動の水平方向・垂直方向成分が高度に結合(X-Y 結合)した特殊なビーム位相空間を制御せねばならない[3]。本ポスター発表では、ミューオン LINAC 出口から蓄積ソレノイド磁石までの輸送ライン設計について議論する。特に、高度な X-Y 結合を実現するために複数個の回転 4 極磁石の配置と、ビームモニター手法について議論する。
[1] G.W.Bennett, et al., Phys. Rev. D 73 (2006), 072003[2] http://muon-g-2.fnal.gov[3] H. Iinuma, et al., Nucl. Instrum. Meth. A832 (2016)51-62

203Q ＜基礎物理（素粒子・原子核）＞
SPF-B1

ポジトロニウムレーザー冷却のための新しいシリカキャビティとガンマ線検出手法の試験
Test of new silica cavity and gamma-ray detection
method for positronium laser cooling周健治 1、石田明 1、村吉諄之 1、難波俊雄 1、浅井祥仁 1、蔡恩美２、吉岡孝高２、大島永康３、オロークブライアン３、満汐孝治３、伊藤賢志３、熊谷和博３、
藤野茂４、兵頭俊夫５、望月出海５、和田健６、川合健太郎７
１ 東大-理・素セ、２ 東大-工、３ 産総研、４ 九大-GIC、
５ KEK-物構研、６ 量研、７ 阪大-工電子とその反粒子である陽電子の束縛系：ポジトロニウム（Ps）は基礎物理学の検証に有用である。Ps を低温にすることで、物質・反物質対称性の超精密検証や反物質を含む系で初となるボース・アインシュタイン凝縮が実現する。
冷却が難しいのは、長寿命のオルソ-Ps（o-Ps）でも 142 ns という短い寿命でガンマ線へ崩壊してしまうからである。われわれは、Ps・低温シリカ間衝突とレーザー冷却とを併用する新手法により Ps 冷却を高速化するスキームを提案し、反物質を含む系で初めてのレーザー冷却実現に向け、KEK 物構研低速陽電子ビームライン SPF-B1 にて研究を進めている。
Ps 冷却に先立ち、SPF-B1 にて Ps 崩壊ガンマ線検出手法の試験を行い、試作 し た Ps 冷 却 用 新 規 シ リ カ ガ ラ ス 材 料 の 有 用 性 も 調 べ た （ 課 題 番 号
2017P009）。パルス低速陽電子を用いるため短時間に多くの Ps 崩壊ガンマ線が発生し検出時にパイルアップする。この状況でも崩壊ガンマ線の量とタイミングを正しく測定する手法として、LaBr3(Ce)シンチレータと PMT を用いてシングルショット法と呼ばれる方法を試験した。新規シリカガラス及び性質が既知のシリカエアロゲルへ陽電子を入射し、生成した Ps の寿命を測定した。
図 1 にシリカエアロゲルで取得したPMT 出力波形平均を示す。o-Ps 成分の寿命が 141.5 ns と求められ、シングルショット法が期待通り働いていることが分かった。また Ps 生成率が最も高かったことから、レーザー
図 1 シリカエアロゲルに陽電子を入射し得ら 冷却には薄くしたシリカエアロゲル
れた PMT 出力波形平均。崩壊様式毎に波形プ を用いることに決定した。今後は Psロファイルを生成し、データにフィッティング 温度測定実験により Ps 冷却を定量することで o-Ps 崩壊寿命 141.5 ns が得られた。 的に評価する手法を確立した上でこの値は既存手法と無矛盾である。
Ps レーザー冷却に取り組む。

204Q ＜基礎物理（素粒子・原子核）＞BL04

複合核共鳴から原子核低励起状態への即発ガンマ線の強度比計測(MLF長期課題2017L2000)

Branching ratio measurement of prompt gamma-rays
from the compound resonances to the low lying states.
広田克也 1、石崎貢平 2、猪野隆 3、遠藤駿典 2、奥平琢也 4、奥隆之 4、木村敦4、北口雅暁 2、古賀淳 5、酒井健二 3、佐藤匠 4、嶋達志 1、清水裕彦 4、高田秀佐、谷結以花 6、藤岡宏之 6、牧瀬壮、山本知樹 4、吉岡瑞樹 5、吉川大幹 1、
他 NOPTREX Collaboration
12
大阪大、 名古屋大、3KEK、4JAEA、5 九州大、6 東工大
核子間相互作用におけるパリティ反転対象性の破れは、中性子複合核共鳴を経由した場合に増大することが知られており、これまでの研究で p 波共鳴とs 波共鳴の干渉によりこの増幅効果が大きくなると説明されている。このパリティ破れの増幅効果は時間反転対象性の破れに拡張することができ[1]、両者を結ぶ関係式におけるスピン結合の組替係数 k(J)を求めることが、時間反転対称性の破れ探索実験における測定可能性を見積もるために重要な要素となる。この k（J）は p 波共鳴時に中性子が持ち込む全角運動量 j の比に依存する量となっており、計算で求めることができず、(n,γ)反応実験の角度分布測定から決められる。
我々は 139La に対してこの k(J)を求めることができ[2]、引き続きその他の元素に関しても k(J)の決定作業を進めている。この k(J)を求める計測においてはp 波共鳴から残留核の低励起状態への直接遷移のガンマ線計測が必要であるが、通常のデータベースに掲載されている熱中性子入射によるガンマ線とはスピン角運動量が異なるため、遷移強度が異なって観測される。そこで本長期課題において様々な原子核のガンマ線強度を計測することで、k(J)解析に使えそうな各種の候補を探す研究を進めている。
本発表においてはこれまでの計測結果に関して報告をする。
[1]V.P. Gudkov, Phys. Rep. 212 (1992) 77-105[2]T. Okudaira, et.al., Phys. Rev C97 (2018) 034622

205Q ＜基礎物理（素粒子・原子核）＞
MLF-BL10

偏極Ｘｅ標的を用いた中性子-原子核スピン相関項の研究
Study of neutron-nuclear spin correlation term with apolarized xenon target
酒井健二 1、奥隆之 1、奥平琢也 1、甲斐哲也 1、原田正英 1、廣井孝介 1、林田洋寿 2、清水裕彦 3、山本知樹 3、猪野隆 4、広田克也 5
1JAEA MLF、2 CROSS、3 名古屋大 理、４ KEK KENS、5 大阪大 RCNP
中性子基礎物理学において、弱い相互作用の増幅効果が期待できる中性子共鳴ピーク付近での時間反転非保存（TRNC）項の検証は重要な研究テーマである。パリティ非保存（PNC）項の増大が測定され、スピン交換光ポンピング(SEOP) 法による高偏極が期待できるキセノン（Xe）は、TRNC 項検証の有力な標的核候補であるものの、TRNC 項と干渉する中性子スピン s と Xe 核スピン I の相関項 sI に関する測定データは殆ど報告されていない。我々は MLF の狭いビームラインに設置可能な小型 SEOPシステムを用いた偏極 Xe 標的を開発し、核破砕中性子源で得られる大強度の熱外中性子ビームを利用した sI 項の研究を計画している。
その第一段階として、我々は 129Xe の 9.6eV 共鳴ピーク付近での Xe 偏極時と非偏極時の中性子透過率比の変化ΔRP を捕らえることで、sI 項の虚数部に起因する中性子偏極能力の測定を MLF BL10 で実施した。予想されるΔRP が～10-2 と小さいため、測定には高い計数能力（>1Mcps）が期待できる Li ガラスとマルチアノード光電子増倍管を組み合わせた中性子位置敏感型検出器を使用した。実験では、本測定系がドップラーブロードニングの影響（ΔRDB～10-2）を検知できることを示した上で、初期結果として有意なΔRP の値を得ている。現在はΔRP をより定量的に評価するための中性子ビームによる追実験や、核磁気・電子スピン共鳴法による Xe 偏極度の導出を進めている。今後は 129Xe のΔRP を基準にして、
131
Xe の 14.4eV 共鳴ピーク付近でのΔRP 測定を計画している。